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（鲁科版）化学反应原理（选修）（鲁科版）化学反应原理（选修）高山流水高山流水高山流水高山流水花开花谢花开花谢自发过程和非自发过程自发过程和非自发过程自发过程：自发过程：(1)自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；(2)电流总是从电电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；位高的地方向电位低的地方流动；(3)室温下冰块自动室温下冰块自动融化；融化；(4)墨水扩散；墨水扩散；(5)食盐溶解于水。食盐溶解于水。自发反应：自发反应：镁条燃烧：镁条燃烧：Mg(s)+O2(g)=MgO(s)酸碱中和：酸碱中和：H+OH- =H2O铁器暴露在潮湿空气中会生锈：铁器暴露在潮湿空气中会生锈： 3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) 甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧：甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧： CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)自发过程自发过程( (课本课本P35P35） 在在温度和压强温度和压强一定条件下，不借助一定条件下，不借助光、电等光、电等外外部力量就能自动进行的过程。部力量就能自动进行的过程。自发反应：自发反应： 在一定温度和压强下，不借助光、电等外部力在一定温度和压强下，不借助光、电等外部力量即能进行，或具有发生的可能性的反应称为自发量即能进行，或具有发生的可能性的反应称为自发反应。反应。那么我们该如何判断一个过程，一个反应能否自发那么我们该如何判断一个过程，一个反应能否自发进行呢？一个过程或者一个反应要自发的进行是否进行呢？一个过程或者一个反应要自发的进行是否要符合什么条件呢？要符合什么条件呢？【探究】以【探究】以“物体由高处自由下落物体由高处自由下落”为代表，探究自发为代表，探究自发过程中有哪些变化趋势。过程中有哪些变化趋势。自然界中水总是从高处往低处流；自然界中水总是从高处往低处流；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；室温下冰块自动融化；室温下冰块自动融化；观察下列自发进行的化学反应，找出它们的共同之处观察下列自发进行的化学反应，找出它们的共同之处(1)(1)钠与水反应：钠与水反应： 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) H=368 kJmol-1(2)(2)铁生锈：铁生锈：3Fe (s)+3/2O2 (g)=Fe2O3 (s) H=824 kJmol-1(3)(3)氢气和氧气反应：氢气和氧气反应： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l ) H=571.6 kJmol-11919世纪，化学家们曾认为决定化学反应能否世纪，化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？请举例说明。意这种观点吗？请举例说明。一、反应焓变与反应方向一、反应焓变与反应方向 举例举例 4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4 4Fe(OH)3(s) H=-444.3kJmol-1 NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CH3COONH4(aq) +CO2(g)+H2O(l) H=37.30kJmol-1 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H=178.2kJmol-1注意：注意：（1 1）焓判据只能用于判断自发过程的方向，）焓判据只能用于判断自发过程的方向，能否实现要看具体条件；能否实现要看具体条件；（2 2）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关。与化学反应速率无关。（3 3）反应焓变是反应能否自发进行的一个因素，但）反应焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素不是唯一因素 自发过程的体系自发过程的体系趋向于从趋向于从高能状态高能状态转变为转变为低能状态低能状态( (这时体系会对外部做功或释放热量，焓变小于这时体系会对外部做功或释放热量，焓变小于0)0)，这一经验规律就是这一经验规律就是焓判据焓判据，是判断化学反应进行方，是判断化学反应进行方向的向的判据之一判据之一。一、反应焓变与反应方向一、反应焓变与反应方向 你已知道，固体硝酸铵，氯化钠和蔗糖都能你已知道，固体硝酸铵，氯化钠和蔗糖都能溶于水，它们溶解的过程与焓变有关吗？是溶于水，它们溶解的过程与焓变有关吗？是什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？什么因素决定它们的溶解过程能自发进行？二、反应熵变与反应方向二、反应熵变与反应方向 阅读课本阅读课本P36倒数第二段倒数第二段（一）熵（一）熵（S S）：）： 1.1.描述体系混乱度的物理量描述体系混乱度的物理量 2.2.符号：符号：S 单位：单位：Jmol-1K-1 3. 3.大小判据：大小判据： （1 1）物质的混乱度：）物质的混乱度：体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越大，熵值越大； （2 2）同一条件：）同一条件：不同物质的熵值不同；不同物质的熵值不同； （3 3）物质的存在状态：）物质的存在状态：S(g) S(l) S(s)。 墨水滴入水中墨水滴入水中气体的扩散气体的扩散熵增加过程固体的溶解固体的溶解( (二二) )反应熵变反应熵变: :反应产物的总熵与反应物总熵之差反应产物的总熵与反应物总熵之差 (1)(1)符号：符号：S (2)(2)表达式表达式：S =S(生成物生成物) S (反应物反应物) (3) (3)正负判断：正负判断：( (阅读课本阅读课本P37P37第三、四段第三、四段) ) 气体体积增大的反应，气体体积增大的反应，S0, ,熵增加反应熵增加反应 气体体积减小的反应，气体体积减小的反应，S 0S0结论：熵增加（结论：熵增加（S S0 0）有利于反应的自发进行）有利于反应的自发进行注意：注意：（1 1）熵变只是反应能否自发进行的一种因素；）熵变只是反应能否自发进行的一种因素；（2 2）熵变（）熵变（S S）只决定于体系的始态和终态，与）只决定于体系的始态和终态，与变化的途径无关；变化的途径无关；（3 3）熵判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，）熵判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关。与化学反应速率无关。总结：自发过程的两大变化趋势：总结：自发过程的两大变化趋势：（1 1）能量趋于减小）能量趋于减小( (焓减）焓减）（2 2）混乱度趋于增大（熵增）混乱度趋于增大（熵增） 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。是在体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。是在用来判断化学反应方向时就称为熵判据用来判断化学反应方向时就称为熵判据 二、反应熵变与反应方向二、反应熵变与反应方向 练习：练习：1.能用能量判据判断下列过程的方向的是（能用能量判据判断下列过程的方向的是（ ）A.A. 水总是自发的由高处往低处流水总是自发的由高处往低处流B.B. 放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行C.C. 有序排列的火柴散落时成为无序排列有序排列的火柴散落时成为无序排列D.D. 多次洗牌后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大多次洗牌后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大2.已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：C(石墨，石墨，s)+O2（g）= CO2 （g） H=-393.5 kJmol-1C(金刚石，金刚石，s)+O2（g） = CO2 （g） H=-395.4 kJmol-1关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是（关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是（ ）A.A.石墨转化为金刚石是自发进行的过程石墨转化为金刚石是自发进行的过程B.B.金刚石转化为石墨是自发进行的过程金刚石转化为石墨是自发进行的过程C.C.石墨比金刚石能量低石墨比金刚石能量低D.D.金刚石比石墨能量低金刚石比石墨能量低ABC3.下列过程属于熵增加的是（下列过程属于熵增加的是（ ）A.A.固体的溶解过程固体的溶解过程B.B.气体扩散过程气体扩散过程C.C.水蒸气变为液态水水蒸气变为液态水D.D.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)4.下列说法中，正确的是（下列说法中，正确的是（ ）A.A.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变B.B.自发反应在恰当条件下才能实现自发反应在恰当条件下才能实现C.C.自发反应在任何条件下均能实现自发反应在任何条件下均能实现D. D. 同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同5. .下列反应中在高温下不能自发进行的是（下列反应中在高温下不能自发进行的是（ ）A.A.CO(g)=C(s) +1/2O2(g) B.B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)C.C.(NH4) 2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)D.D.MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)ABBA1.1.判据：判据：H-TH-TS S2.2.判据与反应的自发性：判据与反应的自发性： 0 0 0 反应不能自发进行反应不能自发进行3.3.适用判据应注意的问题：适用判据应注意的问题：（1 1）判断反应的自发性要结合）判断反应的自发性要结合H H和和S S， 利用利用H-TH-TS S进行判断进行判断（2 2）条件是一定）条件是一定温度、压强温度、压强下下（3 3）反应具有自发性，只能说明这个反应有进行的）反应具有自发性，只能说明这个反应有进行的趋势趋势，但这个反应到底能不能反应，那还要看反应，但这个反应到底能不能反应，那还要看反应进行的进行的限度限度和反应进行的和反应进行的速率速率。三、焓变与熵变对反应方向的共同影响三、焓变与熵变对反应方向的共同影响H-TH-TS S2KClO3(s)= 2KCl(s)+3O2(g)H=-78.3kJmol-1 S=494.4 Jmol-1K-1 CO(g)=C(s,石墨石墨)+1/2O2(g)H=110.5kJmol-1 S=-89.4 Jmol-1K-1 4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2 (g)= 4Fe(OH)3(s)H=-444.3kJmol-1 S=-280.1 Jmol-1K-1NH4HCO3 (s)+CH3COOH(aq)=CO2 (g) +CH3COONH4(aq)+H2O(l)H=37.30kJmol-1 S=184.0 Jmol-1K-1 放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变大放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变大于零，都对于零，都对H-TH-TS S0 0有所贡献，因此放热反应有所贡献，因此放热反应和熵增加有利于反应自发进行（课本和熵增加有利于反应自发进行（课本P37-38P37-38）。）。一定一定能能自自发反应发反应一定一定不能不能自发反应自发反应低温低温下能下能自发反应自发反应高温高温下能下能自发反应自发反应拓展视野拓展视野1.下列说法完全正确的是下列说法完全正确的是 ( ) A. 放热反应均是自发反应放热反应均是自发反应 B. S为正值的反应均是自发反应为正值的反应均是自发反应 C. 物质的量增加的反应，物质的量增加的反应，S为正值为正值 D. 如果如果H和和S均为正值，当温度升高时，反应可能均为正值，当温度升高时，反应可能 自发进行自发进行2.下列反应中，下列反应中，S最大的是最大的是 ( ) A. CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) B. 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) C. N2(g)+3H2(g)2NH3(g) D. CuSO4(s)+5H2O(l)CuSO45H2O(s)3.某反应某反应AB(g)=C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的在低温下能自发进行，则该反应的H、S应为应为 ( ) A. H 0 B. H 0，S 0，S 0 D. H 0，S 0DAC
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